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| 編輯推薦： |
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本书围绕串联操作臂的运动与控制基本原理，侧重介绍与机器人机构、运动学、动力学与规划、控制等相关的基础知识。本书特色体现在： 1、只涉及到高等数学、线性代数、理论力学、机械原理、自动控制原理等先修课程的基础知识，适用于机器人工程和机械工程等专业本科生层次，即便是应用型本科甚至高职高专的高年级学生也可读懂。 2、侧重基本概念、经典理论和方法的详细阐述，辅以简单机器人（2-4自由度的操作臂）案例分析。从知识体系构建方面，采用了先总（体）、后（部）分的架构，同时沿袭了经典机器人教科书常用的建模-规划-控制-交互知识分解体系。 3、力求讲解思路清晰、语言通俗易懂、编排图文并茂、知识重点突出，旨在打造成一本经典的机器人专业入门级教材。
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| 內容簡介： |
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本书围绕串联操作臂的运动与控制基本原理，着重介绍与机器人机构、运动学、动力学与规划、控制等相关的基础知识。全书共10 章，包含初识操作臂、操作臂机构、单轴伺服系统、操作臂的位姿描述与变换、操作臂运动学基础、速度与静力雅可比、操作臂轨迹规划、操作臂多轴运动控制器、操作臂动力学建模和基于动力学的操作臂运动控制等内容。本书遵从先总（体） 后分（部） 的编写架构，采用经典机器人教科书常用的“建模—规划—控制—交互”的逻辑体系，力求讲解思路清晰、语言通俗易懂、编排图文并茂、知识重点突出。本书可作为机器人工程及相关专业本科高年级和研究生入门级教材，也可供企业和科研院所的工程技术人员学习参考。
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| 目錄：
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第1章 初识操作臂 001
1.1 操作臂的起源与发展 002
1.2 操作臂的组成 004
1.3 操作臂的性能指标 007
1.4 操作臂的典型应用 010
习题 013
第2章 操作臂机构 014
2.1 基本组成 015
2.2 手臂机构 017
2.3 手腕机构 020
2.4 机器人手爪 022
2.5 操作臂机构的构型设计 025
2.6 操作臂的自由度 029
习题 033
第3章 单轴伺服系统 034
3.1 操作臂关节单元的结构组成 035
3.2 直流电机及其驱动器 048
3.3 机器人关节用直流电机控制的基本原理 054
3.4 机器人关节用直流电机的开环控制 056
3.5 单自由度转臂的闭环控制 065
3.6 单轴直线运动系统的结构及控制简介 076
习题 085
第4章 操作臂的位姿描述与变换 087
4.1 操作臂的位姿描述 088
4.2 坐标映射 095
4.3 运动算子 100
4.4 连续变换方程 105
4.5 其他姿态描述方法 110
习题 115
第5章 操作臂运动学基础 117
5.1 运动学求解的基本原理及方法 118
5.2 D-H 参数法与串联机器人位姿求解 121
5.3 位形描述与工作空间 133
习题 135
第6章 速度与静力雅可比 136
6.1 广义速度矢量 139
6.2 速度雅可比的定义与求解 144
6.3 串联机器人的静力雅可比 156
6.4 伴随变换 158
6.5 串联机器人的性能分析与评价 161
习题 166
第7章 操作臂轨迹规划 169
7.1 轨迹规划中的一般概念 170
7.2 常见运动曲线 176
7.3 关节空间的轨迹生成与插补 186
7.4 笛卡儿空间的轨迹生成与插补 191
7.5 轨迹生成与运动控制原理 197
7.6 机器人示教及离线编程 201
习题 205
第8章 操作臂多轴运动控制器 206
8.1 操作臂运动控制系统组成 207
8.2 多轴运动控制系统的硬件原理 209
8.3 多轴运动控制系统中的软件模块 213
8.4 独立关节PID 运动控制器 216
8.5 PID 控制器的离散化 219
8.6 多轴运动控制器应用实例：精密扫描平台的运动
伺服控制 224
习题 229
第9章 操作臂动力学建模 230
9.1 质量与惯性张量 231
9.2 操作臂动力学建模 236
9.3 操作臂驱动空间的动力学模型 243
9.4 操作臂操作空间的动力学模型 249
习题 252
第10章 基于动力学的操作臂运动控制 253
10.1 机器人控制问题概述 254
10.2 分散运动控制 257
10.3 误差动力学方程 265
10.4 基于逆动力学模型的运动控制 274
10.5 基于操作空间动力学模型的运动控制简介 280
习题 285
参考文献 286
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| 內容試閱：
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2015年，随着国内首个机器人工程本科新工科专业获批，构建与机器人工程专业相关的课程资源变得越来越迫切。目前市面上机器人工程专业本科生适用的教材相对匮乏，配套教材建设成了重中之重。另外，随着越来越多的工业机器人进入产线，相关从业人员日渐增多，相当比重的人员来自非机器人专业或者尚未学过相关课程，因此对基础类特别是入门类的机器人教程有迫切需求。
北京航空航天大学机器人研究所长期从事机器人相关的教学和科研工作。作为研究所的教师，笔者一直工作在机器人科研与教学一线，长期主讲“机器人学基础”“机器人技术基础”“机器人控制学与感知技术基础”等课程。
在教学过程中，笔者注意到机器人方面本科入门级教科书最好具备以下特征：①只涉及高等数学、线性代数、理论力学、机械原理、自动控制原理等先修课程的基础知识，适用于机器人专业和机械工程等专业本科生层次，高职高专的高年级学生也可读懂；②侧重基本概念、经典理论和方法的阐述，辅以典型且简单的机器人（最好是2～4自由度的串联操作臂）作为案例。本书就是按照上述理念，以笔者主编的《机器人学基础》为蓝本，改编修订而成。
本书主要围绕串联操作臂的运动与控制基本原理展开论述，侧重介绍与机器人机构、运动学、动力学与规划、控制等相关的基础知识。全书共10章。第1章为绪论；第2章和第3章分别介绍操作臂机构与单轴伺服系统，为读者提供对机器人运动与控制原理的一个初步认知；第4～6章为串联操作臂运动学基础，包括数理基础（第4章）、位移分析（第5章）和一阶运动学与静力学（第6章）；第7～10章为串联操作臂控制基础，包括轨迹生成（第7章）、多轴运动控制器（第8章）、动力学建模（第9章）以及动力学控制（第10章）。
为夯实课程思政、丰富教学内容，本书开设有“小知识”“例题”等模块。此外，各章后面都安排有习题，以供读者做更多的思考与练习。
本书由于靖军、王巍和蔡月日编著。其中，于靖军编写1～2章、第4～6章；王巍编写第7～10章；蔡月日编写第3章。
由于编者水平有限，书中难免有疏虞之处，敬请读者和专家批评指正。
编著者
2025.2
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